地下连续墙施工技术和主要设备选配

第25卷　第6期隧道建设25(6):25～27,31

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2005年12月TunnelConstructionDec.

2005

地下连续墙施工技术和主要设备选配

乔　磊

蒋忠全

上海

200127)

(中铁隧道集团三处市政四公司

摘　要　结合上海轨道交通6号线15A标龙阳路站地下连续墙围护工程的施工实际,介绍了吊装法施工地下连续墙的施工工艺、施工技术和主要施工设备选型。关键词　连续墙

设备选配

施工技术

TheConstructionTechnologyandtheMainEquipments

selectionofIn2situPlacedWall

QIAOLei,JIANGZhong2quan

(The4thmunicipalworksbranchofSanchuCo.,Ltd.ofChinaRailwayTunnelGroup,Shanghai200127,China)

Abstract:TakingtheconstructionoftheundergrounddiaphragmwallsofLongyanglustationofline6oftheShanghai’sMRTsystemasexample,theauthordescribestheconstructionprocess,onandselectionofmajorconstructionequipmentoftheconstructionofthediaphragmofmethod.Keywords:diaphragmwall;equipmentselection;1工程简介

上海轨道交通6标龙阳路站地下连续

站主体、存车线及1、2、3号出入口通道的围护结构采用地下连续墙。标准段墙厚0.6m,墙深29m;端头井墙厚0.8m,墙深31.6m。本场地自地表至45.2m深度范围内的土层均为第四纪松散沉积物。

墙围护工程,从2003年11月3日正式进场准备,2004年元月5日第一幅地下连续墙正式开槽到2004年8月28日最后一幅地下连续墙混凝土浇筑完成,共计施

工141幅,完成设计138幅,总计历时235天。其中中途因施工场地交付延迟停工60天。

上海轨道交通6号线工程北起高桥镇的港城路,南至主题公园,线路全长33.52km,15A标段工程位于上海市浦东新区东方路与龙阳路和浦三路的交叉口附近。本标段工程包括龙阳路站和浦三路站两个车站。龙阳路站位于东方路东侧、龙阳路北侧的绿化带中,车站沿东方路方向布置。龙阳路车站主体分为北端头井、南端头井、标准段和存车线几部分,车站附属工程包括四个出入口,其中4号出入口通道横穿东方路,出口在马路对面。

车站全长341.3m,标准段宽度为16.8m,最宽处为25.15m,标准段基坑深度为15.4m,端头井基坑深度为16.95m,有效站台长度78m,中心里程处轨顶标高为-9.707m,车站从北向南2‰下坡,站中心覆土埋深2.5m。

车站为地下二层岛式站台车站,其标准段和端头井为二层两柱三跨钢筋混凝土框架结构。存车线(长57.97m)与出入口通道为地下一层单跨箱型结构。车

2连续墙施工流程

地下连续墙施工工艺流程见图1

。

图1地下连续墙施工艺流程图

Fig.1　Flowchartofconstructionprocessofundergrounddiaphragmwall

3导墙施工

导墙是地下连续墙开挖前的一个主要施工工序之

一,是保证地下连续墙质量和防止连续墙周边坍塌的重要工序,它关系到地下连续墙施工是否能顺利的进行。

龙阳路站地下连续墙导墙累计开挖土方1336.55m。

3

26隧道建设　　　　　　　　　　　　　　　　　　2005年12月　第25

卷

地下连续墙设计墙厚为0.6m与0.8m两种,导墙厚度

0.15m,导墙开挖宽度为0.9m与1.1m,深度1.8m。地表土上部夹多量碎石、砖块,下部以粘性土为主,结构松散容易塌方,开挖时不能进行放坡。在施工中采

3

用斗宽小于0.7m、斗容0.4m的挖掘机进行开挖作业,以避免铲斗扰动土体造成塌方。施工的主要设备有SH100型挖掘机一台,7.5t东风自卸车一台进行开挖土方场内倒运。

开挖时需严格控制宽度和深度,出现超挖不仅影响到土方运输量,还直接增加混凝土用量,造成超耗,增加导墙成本。导墙钢筋混凝土结构也是导墙质量的关键,其位置尺寸直接影响到连续墙的位置。而且导墙的强度必须得到保证,避免在设备施工过程产生的动、静载荷下发生变形和开裂;否则可能造成连续墙位置偏移、造成侵占成槽开挖空间或成槽单边超挖,甚至导致成槽机抓斗无法进行开挖。

室应对泥浆密度进行监控,严格掌握泥浆报废指标。

3

泥浆密度不能高于1.15g/cm,对不符合要求的泥浆严格执行报废抽排。废弃的泥浆临时排入废浆池,集中外运。

表1

地下连续墙施工所用泥浆标准

Table1　Standardofslurryusedforundergrounddiaphragmwalls

construction

泥浆性能比重

/(g/cm)

3

新配制循环泥浆废弃泥浆粘性土砂性土粘性土砂性土粘性土砂性土

1.04～1.0520～24

1.06～1.0825～30

14

14

粘度/s含砂率/%

PH值

5接头管吊装

4地下连续墙开挖与设备选型

龙阳路站地下连续墙设计为0.6m和0.8m两种墙厚,墙深29m和31.6m两种,垂直度要求控制在5‰以内。砂成槽机、德国产宝鹅成槽机、-槽机。,难以保证;力波-,测量垂直度和深度,;真砂成槽机技术成熟,自带垂直度纠偏装置,可满足施工垂直度要求。因此最终选择主机50t履带吊车(KH180)配真砂抓斗(MHL-60/100)成槽机开挖。

地下连续墙开挖的宽度,在设计及吊装允许的情况下应尽可能大。但实际取每幅宽度为6m±0.5m,加上连续墙一端接头管所占宽度为0.6m～0.8m,预留开挖误差宽度0.1m～0.2m,实际开挖宽度为7m±0.5m;抓斗一次最大开挖宽度为2.5m,一幅槽分三段开挖其经济性和实用性为最佳。开挖顺序先左右、后中间,操作中注意其前后、左右纠偏仪表,防止液压抓斗跑偏,造成超欠挖。在开挖时,根据运距来选择配属1～2台自卸汽车,将开挖出的槽土倒运至临时积土

成槽、清底、换浆等工序完成以后,将接头管吊入指定位置的槽内,0.～0.,。待钢筋笼就位后,,造成接头管无法起拔和下幅连续墙无法成糟。

6钢筋笼吊装与设备选型

龙阳路站地下连续墙钢筋笼制安共2660.5t,钢筋笼每个单重在17t～29t,长27m～31.5m之间。吊装时先采用主吊车和副吊车同时抬吊,将平放的钢筋笼吊装垂直。后用主吊车吊装到位(见图2)。根据钢筋笼重量,选配满足吊装的吊绳和横担。选择履带吊车时,在充分考虑其使用性能的同时尽可能考虑经济性

。

坑,集中外运。

3

开挖时采用泥浆护壁,泥浆比重在1.1g/cm～

3

1.15g/cm范围内,泥浆由陶土、纯碱、CMC按比例配合而成(见表1)。泥浆的表面有很大的张力,开挖时在槽壁上形成一层保护膜,保护槽壁在开挖扰动下不易坍塌,开挖后短时间内不会造成塌方。泥浆随开挖不断注入槽内,始终保持在既不溢出槽面,也不低于导墙底部的高度范围内。待混凝土灌注时收回泥浆池,

33

其比重在1.1g/cm～1.15g/cm范围内可循环使用。由于使用时渣土及混凝土的污染影响泥浆质量,试验

图2钢筋笼吊放图

Fig.2　Sketchofhoistingofrebarcages

第6期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　乔　磊等　　地下连续墙施工技术和主要设备选配2

7

根据双车抬吊作业规范:双车抬吊时,参加抬吊的两个吊车的单车最大吊重不得低于抬吊重量的70%。主吊车同时要满足单幅钢筋笼高度和重量的要求,选用主吊车为100t履带吊车,吊臂长32m、旋转工作半径9m,最大吊重31.5t;副吊车用50t履带吊车,吊臂长28m、作业半径7m,其最大吊重21.5t。钢筋笼单个最重29t,最长31.5m。这种选配可满足使用要求、其经济性也好。

钢筋笼吊装是比较复杂的一个施工工序,对系统协调能力要求比较高,安全作业是工作的主要考虑因素,也是保证施工顺利进行的关键。吊装指挥员一定持证上岗,统一口令,统一信号,统一指挥。在钢筋笼吊点的选择上,一定要对每幅钢筋笼进行计算,找到其重心。确定钢筋笼吊点,防止吊偏和空中打转。在吊装过程中,安全第一,适时监控其过程。在施工中最大限度的提高机械使用效率,要求在最快速度下完成钢筋笼吊装任务,最大限度压缩使用时间,这是工序的关键控制点。

钢筋笼吊装注意事项:　　①钢笼的吊放宜用主钩加横担配合起吊,先主副钩同时平行起吊,然后收紧主钩放松副吊,钢筋笼吊直,　　②;　　③,。

度,作好起拔记录

。

图3地下连续墙混凝土灌注示意图

Fig.3　Sketchofconcretepouringofundergrounddiaphragmwalls

8.2液压顶拔机的选配

接头管起拔采用液压顶拔机。在选择液压顶拔机

的时候,充分考虑起拔接头管所需克服的所有阻力。

a.F≥F123

4中F2与另一侧

F3互为反作用力,故F2=F3。

7连续墙混凝土灌注

连续墙混凝土灌注采用两台5t电动葫芦吊装混

凝土导管,悬挂在龙门吊架上进行水下灌注。灌注时,首先在导管内放置空气填充物,以便在第一次混凝土下放时将导管中的泥浆推出,避免混凝土与泥浆发生混合。用两根导管同时灌注,保证混凝土在槽内保持水平状态。导管下口保持在混凝土面下1.5m～3.0m范围内,随着灌注,导管逐步上提。严格注意上提速度和长度,严禁将导管下口提出混凝土面!以免造成空洞或断缝。灌注示意图见图3。

8

8.1

接头管起拔

严格掌握起拔时机

　　混凝土灌注完成并初凝后,在强度上升前将接头管用吊车配合顶拔机顶拔(严禁使用吊车直接起拔接头管),并分段拆卸。起拔时间根据混凝土试块同条件养护情况而定,严格由技术部门控制,严禁早拔、多拔。若起拔过早混凝土尚未初凝,接头管起拔后造成混凝土坍塌入槽孔,不但造成已灌注的这幅连续墙空洞,而且下一幅墙因混凝土干扰开挖。若起拔过晚又会因接头管被包裹,粘结力太大拔不出,甚至将接头管拔断的情况。故接头管起拔要建立严格的起拔控制制

图4　接头管受力示意图

Fig.4　Sketchofforce2undertakingofconnectingpipes

式中:G为锁口管重力;F1为混凝土脱模力;F2为混凝

土侧压形成的摩擦阻力;F3为土体侧压力形成的摩阻。　　①接头管自重G

G=ρVg(kN)式中:ρ为接头管材料密度,Vg为接头管材料体积。

(下转31页)

第6期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　李丹等　　某公路隧道防治水技术及应用31

出水后,原探水孔出水量有所减小,但不明显,T3孔钻至设计深度基本无水。随后在右侧原T1探孔上方又

3

钻设探水孔T5,该孔水量约25m/h,水量稳定。由探孔情况结合该段TSP203预测分析,该水为破碎带裂隙水,水流由掌子面右侧流向左侧,由于出水点距离掌子面还有15m,为了保证工程进度和工期要求,决定先对前面10m进行开挖施工,在每循环炮眼钻设时,用6m的钢钎在周边布孔探水。同时对涌水量进行现场测试,根据涌水量监测情况确定下一步的施工方案。掌子面开挖后测试结果如图5所示。根据涌水量监测

3

分析,水量逐渐减小,水量保持在(40～50)m/h,这说明涌水补给源不强,但短时间内排完的可能性不大,采取排放措施,开挖后不会形成较大涌(突)水。开挖揭露后在ZK23+652附近右侧明显可以看到出水点是一条20cm～30cm横向张开断裂,断裂延伸入隧道右侧边墙,深度无法探测。当开挖至ZK23+668时,该贯穿断裂已完全进入底板以下。出水点分散为大面积淋水,水量基本保持不变。因此决定,不采取超前预注浆措施,在水量不发生异常的情况下,加强排水,继续开挖施工,对淋水采取后期注浆处理。

(上接27页)

5结论和建议

①综合运用多种超前地质预报技术,能提高地质预报的准确性,特别是对断层富水带、岩溶溶洞的预报。

②对不同的涌水类型采用不同的处理方法,可以减少工程造价和缩短施工工期。

③修建长大隧道中开展专项防治水工作,为隧道的高速优质修建提供了安全保证。④应进一步对超前地质预报技术、堵水方案、材料、工艺进行研究,不断丰富防治水技术。

参考文献

12

陈建峰.隧道施工地质超前预报技术比较[J].地下空间,

2003,(1)

周志彰.大江江底穿越隧道工程的设计与施工[J].西部探矿,2001,(6)

　　作者简介:李丹,男,1974年11月生,1997年毕业于重庆交通学院桥隧专业,工程师,现从事高速公路建设与管理工作。

收稿日期:2005-09-23

　　②脱模力F1,非

正常情况(如交通)延长到10小时。混凝土强度达到2.5MP后方可起拔接头管,C30S8混凝土在25℃时达到2.5MP时间为6小时。(由于连续墙浇筑体积大,且都在地下,与外界接触面

)小,环境温度对其影响不大。

F1=FhS(kN)式中:F为混凝土与钢模单位面积上的切向粘结力;S为接触宽度;h为接头管有效高度。

③混凝土侧压形成的摩擦阻力F2

ρF2=K1Sgh(kN)式中:K1为混凝土与钢摩擦系数,松散混凝土取0.2～

0.3;S为接触宽度;ρ为混凝土密度;g为重力加速度;h为接头管高度。

　　④土体侧压力形成的摩擦阻力F3

ρF3=K2Sgh(kN)式中:K2为土与钢摩擦系数,松散土体取0.3;S为接头

管与土接触宽度;ρ为土体密度;g为重力加速度;h为接头管与土体接触高度。

⑤在液压顶拔机选型时,应考虑其安全系数(2.0～3.0),选用最大顶拔力为1000kN的液压顶拔机来保证其正常的施工。8.3

,但顶升高度不可使管脚脱离插入的槽底土体;以后每30min

提升一次,每次0.5m～1m,直到全部拔出。

根据混凝土凝固情况,整个起拔过程控制在4h～6h内完成。起拔完成后应立即清洗接头管表面,涂油

防锈保护,保证下一个施工循环顺利进行。

9结束语

这里主要就地下连续墙整体吊装的施工技术和设

备的选配进行了分析。而对连续墙施工方法不同,其设备的选配也就不一样。地下连续墙是现代深基础围护结构中较为常用的一种,尤其适用于冲积平原形成的淤积土质,在长江三角洲和珠江三角洲地区都得到了广泛应用。我们对它的分析和总结是为了进一步完善和充实这项施工技术。

参考文献

1

杨文渊,徐D.桥梁施工工程师手册[M].北京:人民交通出版社,1997

　　作者简介:乔磊,男,1978年8月28日生,1999年7月毕业于西南交通大学机械工程系,同年就职于中铁隧道集团三处有限公司,现为助理工程师。

接头管顶拔施工

待浇注混凝土初凝(2h～3h)后,用液压顶升器

收稿日期:2005-05-08